第三节 中华科技

中华民族文化对科学发明的重视使中华民族在悠久的历史中一直领先于其他国家。例如，北宋时期著名的科学家沈括，是一名卓越的工程师，出色的军事家、外交家和政治家。同时，他还精通天文、数学、物理学、化学、生物学、地理学、农学和医学。他晚年所著的《梦溪笔谈》是中国科学史上的坐标，内容极为丰富，包括天文、历法、数学、物理、化学、生物、地理、地质、医学、文学、史学、工程技术、音乐、美术等600余条。其中200余条属于科学技术方面，反映了我国古代特别是北宋时期自然科学取得的辉煌成就。

中华民族的科学文明在历史中的领先地位也是吸引英国著名科技史学家乔琵芬·李约瑟（Joseph Needhain）一生醉心于中国科技文明的原因。李约瑟老先生几十年都坚持寻书访友，尽最大可能收集文献、实物和口碑资料，钩玄提要，探幽烛微，见微知著。他从一张告诫行人慎防恶犬的墙贴印证我国早期的印刷术；从大渡河上的铁索桥联想到当年钢铁冶炼工艺的水平；从涌潮、验潮、潮汐表以及有关理论推演出一部引人入胜的潮汐学史（夏侯炳，1995）^[32]。罗伯特·坦普尔（Robert Temple）的《中国的创造精神》一书是对中华文明的科学创造精神的最好诠释，它使西方读者对中国古代科学成就有了一个概括的了解。在《中国的创造精神》一书的序言中，李约瑟提出一个根本问题：为什么中国竟然如此遥遥领先于其他国度？这是因为中华文明具有崇尚自主的人格、质疑求真的特质、“和而不同”的思维特点以及“崇尚理性”的精神。正是由于中华文明具有这种崇尚科学的精神，无论经过了多少挫折，中华民族总是能迅速地发展科技，屹立于世界民族之林。中华文明是不断创新、不断前进的文明。

一、中国的100个世界第一

我曾拜读李约瑟先生的《中国科学技术史》，这部2 000余万字的巨著是他对世界科学史的空前贡献。我敬佩李约瑟先生以西方杰出学者公正的眼光和深邃的思想，系统而全面地总结了中国古代科学技术的光辉成就，充分肯定了历来追求科技发明的中华传统文化对于世界文明的伟大贡献。人民教育出版社出版的《中国的创造精神——中国的100个世界第一》（The Genius of China），从中国丰富多彩的科技遗产中，选出100个在时间上或科学内容上居世界第一的例子，以图文并茂的形式做了生动的描述。这里我们要说明的有两点：一是其材料大多数选自李约瑟的《中国科学技术史》《李约瑟文集》和尚未发表的一些文稿和资料，并获得李约瑟的赞赏；二是“100”是个吉利或“绝对多”的数字表达，坦普尔曾下结论，“现代世界”赖以建立的种种基本发明和发现，可能有一半来源于中国。强调“100个世界第一”只是表达中华传统文化中科技发明对世界科技的贡献。

坦普尔列举了96项中国的发现与发明，并给出它们领先于西方的时间长度，这指的是一项发现或发明在中国有记载的时间与其在西方被采用或认识的时间两者的距离（坦普尔，2004）^[33]。

分行栽种与精细锄地　　　　　　　　　　　　　　　2200年

铁犁　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2200年

胸带马挽具　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 500年

颈圈马挽具　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1000年

旋转式扇车　　　　　　　　　　　　　　　西方没有应用过

近代多管条播机（耧车）　　　　　　　　　　　　　1800年

由以上可见，在农业方面中国比西方先进2000年。

定量制图学　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1300年

所谓的“麦卡托”投影　　　　　　　　　　　　　　 600年

赤道式天文仪器　　　　　　　　　　　　　　　　　 600年

铸铁　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1700年

曲柄　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1100年

所谓的“贝塞麦”炼钢法　　　　　　　　　　　　　2000年

所谓的“西门子”炼钢法　　　　　　　　　　　　　1300年

深井钻探天然气　　　　　　　　　　　　　　　　　1900年

带传动或传动带　　　　　　　　　　　　　　　　　1800年

链式泵（龙骨车）　　　　　　　　　　　　　　　　1400年

吊桥　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1800—2200年

第一台自动控制机　　　　　　　1600年，但也可能是3000年

蒸汽机的基本原理　　　　　　　　　　　　　　　　1200年

弓形拱桥　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 500年

链传动 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　800年

最早的塑料，即漆　　　　　　　　　　　　　　　　3200年

石油和天然气做燃料　　　　　　　　　　　　　　　2300年

纸　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1400年

独轮车　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1300年

滑动卡尺　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1700年

鱼竿绕线轮　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1400年

马镫 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　300年

瓷器　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1700年

害虫的生物防治　　　　　　　　　　　　　　　　　1600年

伞　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1200年

火柴　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1000年

白兰地和威士忌 　　　　　　　　　　　　　　　　　500年

机械种 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　585年

雕版印刷术 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　700年

活字印刷术 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　400年

纸牌 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　500年

纸币 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　850年

纺车 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　200年

对血液循环的认识　　　　　　　　　　　　　　　　1800年

对人体昼夜节律的认识　　　　　　　　　　　　　　2150年

内分泌科学　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2100年

对营养缺乏症的认识　　　　　　　　　　　　　　　1600年

由尿液分析发现糖尿病　　　　　　　　　　　　　　1000年

甲状腺激素的应用　　　　　　　　　　　　　　　　1250年

天花的预防接种 　　　　　　　　　　　　　　　　　800年

十进制记数法　　　　　　　　　　　　　　　　　　2300年

算术中0的位置　　　　　　　　　　　　　　　　　 1400年

负数　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1700年

求高次方根和解高次数字方程 　　　　　　　　　　　600年

十进制小数　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1600年

代数学在几何学中的应用　　　　　　　　　　　　　1000年

“帕斯卡”二项式系数三角形 　　　　　　　　　　　427年

磁罗盘（指南针）　　　　　　　　　　　　　　　　1500年

度盘指针装置　　　　　　　　　　　　　　　　　　1200年

对地球磁偏角的认识 　　　　　　　　　　　　　　　600年

剩磁和磁感应 　　　　　　　　　　　　　　　　　　600年

地植物勘探　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2100年

（所谓“牛顿”）第一运动定律　　1300年，先于牛顿2000年

雪花的六角形结构　　　　　　　　　　　　　　　　1800年

地动仪　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1400年

自燃现象　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1500年

近代地质学　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1500年

磷光画 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　700年

风筝　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2000年

最早的载人飞行　　　　　　　　　　　　　　　　　1650年

立体地图　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1600年

等高线运河　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1900年

降落伞　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2000年

微型热气球　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1400年

船舵　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1100年

平底帆船和错排船桅　　　　　　　　　　　西方没有应用过

多桅和船头船尾索具　　　　　　　　　　　　　　　1200年

下风板 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　800年

船内的水密舱（舱壁结构）　　　　　　　　　　　　1700年

直升机旋翼和螺旋桨　　　　　　　　　　　　　　　1500年

桨轮船　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1000年

运河船闸 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　400年

大定音钟　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2500年

定音鼓　　　　　　　　　　　　　　　　　　　西方未出现

密封实验室　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2000年

对音色的认识　　　　　　　　　　　　　　　　　　1600年

音乐中的平均律　　　　　　　　　　　　　　　　　　50年

化学战、毒气、催泪弹、烟雾弹　　　　　　　　　　2300年

弩 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　200年

火药 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　300年

火焰喷射器　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1000年

烟火 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　250年

燃烧弹和手榴弹 　　　　　　　　　　　　　　　　　400年

金属壳炸弹 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　246年

地雷 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　126年

水雷 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　200年

火箭 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　200年

多级火箭 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　600年

早期枪、炮、迫击炮 　　　　　　　　　　　　　　　450年

真正的枪炮　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　50年

我们引用的这96项是原著前言中第21～23页的内容，为严格地执行知识产权法律要求，我通过人民教育出版社与译者陈养正先生取得了联系，并征得了他的同意。

坦普尔在“前言”部分“西方受惠于中国”文章中写道，认识到现代农业、现代航运、现代石油工业、现代天文台、现代音乐，还有一进制数学、纸币、雨伞、钓竿绕线轮、独轮车、多级火箭、枪炮、水雷、毒气、降落伞、热气球、载人飞行、白兰地、威士忌、象棋、印刷术，甚至蒸汽机的基本结构，全部源于中国。坦普尔还用了四个排比句：如果没有从中国引进船尾舵、罗盘、多重桅杆等改进的航海和导航技术就不会有欧洲人伟大的探险航行，哥伦布也不可能发现新大陆；如果没有从中国引进马镫，使骑手能安然地坐在马上，中世纪的骑士就不可能身披闪亮盔甲去救那些落难淑女，也就不会有“骑士时代”；如果没有从中国引进枪炮和火药，也就不可能有子弹穿透骑士的盔甲将他们射落马下，从而结束骑士时代；如果没有从中国引进纸和印刷术，欧洲继续用手抄书的时间可能要长得多，识字将不会这样普及。

普坦尔为什么要研究并撰写《中国的创造精神》一书？他的支持者李约瑟为什么把其后半生全部献给了中国科学技术史研究和中英两国人民的友好事业？是因为中国古代有着丰富的科技遗产，在科技发现和发明上取得了丰硕的成果，中华大地是科技创新的故乡。

二、独特的科学思想

中国的100个世界第一，凸显了中华文明创造精神的特点，更反映了我们新颖、独特的中华科技成就。这些特点和成就，既表现在创新的思想上，又表现在伟大发现和发明的实践中。这里我先来陈述独特的科学思想，以表达我们的祖先开启科技之窗的中华文明。这种科学思想既表现在各种学说上，又表现在著书立说上。

（一）指导社会文明的理论

中华文明科技创新，首先表现在科学思想的产生，即提出对自然、社会和人类自身的假设上，后逐步付诸实践，获取成就并成为学说。这里仅举四例（李约瑟，2003）^[34]。

一是历法计时学说。人类认识大到宇宙星辰、小到飞禽走野的运动规律，都离不开计时，离不开历法。中国古代对历法的研究和应用在世界领先。早在公元前21世纪的尧帝时代，就已经规定一年为366天。到了商代，探索了“干支”，即天干（甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸）和地支（子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥）的合称，以十天干同十二地支循环相配，成甲子、乙丑、丙寅……六十组，通称“六十甲子”。依此用来表示年、月、日和时的次序，周而复始，循环使用，至今三千多年来夏历的年和日仍用干支。我们的十二生肖也是后来从地支中衍生出来的。春秋末年，我国开始把一年分为365.25日，比西方早一百多年确，规定每月为29.53085日，沿用了近700年。南宋时期（1199年）开始采用的统天历又把一年修正为365.2425日，它和今天世界上通用的格里高利历，即阳历完全相同，但要早400年。此外，中华文明对日食和月食的规律的研究要比西方早1 000年，对二十四节气的研究，对中华民族的生息尤其是春耕夏耘秋收冬藏起到不可缺失的指导作用。

二是元气学说，自然界的物体或天地万物终究由什么构成的呢？这当然是物理结构和化学结构的科学问题。中国古人提出了元气学说。元气是产生和构成自然界万物的原始物质，或阴阳二气混沌未分的实体。早在西周初期，中国人提出了万物由金、木、水、火、土五种元素组成，这就是“五行说”，以说明世界万物的起源和多样性的统一。春秋时产生“五行相胜”思想，认为五行之间有相克的现象。战国时出现“五行相生相胜”的理论。“相生”，意味着无形之间相互促进，即“木生火，火生土，土生金，金生水，水生木”；“相胜”，意味着五行之间相互排斥或“相克”，即“水胜火，火胜金，金胜木，木胜土，土胜水”。“五行论”观点具有朴素唯物论和自然辩证法因素。“五行说”一直被中华文明史保存下来，对中国的历法、天文、医学等科技发展起了一定的作用。东汉的王尧把元气说发展为“元气自然论”，认为天地间万物都是由元气自然而然地构成的。唐代的柳宗元、刘禹锡接受了王尧的观点，进而分析元气的运动、静止、稳定、变化、斗争、衰落、崩溃与神、鬼、人的意志无关，显示了一种反对鬼神迷信的正确思想。宋代的张载进一步发展了“元气说”，认为阴阳两气充满了宇宙空间，由于阴阳两性推动而浮沉、升降、动静，这是宇宙自身的矛盾运动。有人曾把张载的元气论与近代科学奠基人之一——17世纪的法国科学家笛卡儿的以太漩涡理论进行了比较，发现两者有惊人的类似点。

三是天文学说。天有多大，地又有多广，天地有何关系，宇宙是怎样的，中国古代有“宣夜说”“盖天说”和“浑天说”三种科学思想。“宣夜说”相传产生于殷朝，是我古代最早的一种宇宙学说，认为天没有形质，抬头望天远无止境。到了东汉，有人把宣夜说解释得较为清楚，认为日月星辰悬浮空中，依靠“气的作用”而运动，不存在什么固体的天球。尽管“宣夜说”发源得很早，但它对天体运行、季节、变迁等诸多问题没有做深入论述，所以影响不如后面两种学说。“盖天说”产生于东周，主张天像把张开的伞，而地则像个棋盘。到战国时期，“盖天说”发展为天像一个半圆形的斗笠，地则像一个倒覆着的盘子。天在上，地在下；北极是天的最高点，四面下垂；大地是拱形的，日月星辰随天盖而运动，其东升西落是由远近所致，不是没入地下。这种解释虽然极为勉强，却是中国古人早在2 300年前对宇宙的一种解说。“浑天说”也产生于战国时期，它反对盖天说中“天”像一种斗笠的说法，认为天是一个圆球，大地也是一个圆球。东汉张衡集浑天说于大成，主张天地的关系好像鸟卵壳包着蛋黄，天大而地小。因为天的形状浑圆而称为“浑天”。天和天上的星辰每天绕地南北极旋转一周，北极在正北出地36°，南极在正南入地36°。宇宙是无边无际的，时空是无限的。这种观点与西方的地心说有类似之处，产生时间也差不多。16世纪以后，不论是国内还是国际上，天文学与宇宙学的研究主流都转到以哥白尼的日心说为科学理论的轨道上来了，然而中华文明的宇宙学说也在世界的天文学与宇宙学中写下了光辉的一页。

四是“八卦”学说。电子计算机没有采用数学上的十进位，而是用了二进制。今天世界各国科学界都认为二进制最早是由法国科学家莱布尼茨倡导的，而莱布尼茨却说，二进制思想源于其研究的中国的“八卦”。八卦，亦称“经卦”，其理论出自《周易》。《周易》即《易经》，简称《易》，系儒道两家重要经典之一。“易”当“变”字解。乾道变化，各正性命，保合太和，乃利贞。首出庶物，万国咸宁。从中悟出《周易》的核心思想是追求一种以太和为最高目标，关于人、自然与社会整体和谐（余敦康，2006）^[35]。而“卦”或“八卦”，原起源于原始宗教的占卦，其历史悠久，相传神话中人类的始祖伏羲氏画八卦，周文王作辞，说法不一，但较多的观点是萌芽于殷周之际，用来代表八大不同的事物。例如，在罗盘上代表东、东南、南、西南、西、西北、北、东北八个方位。《周易》中的八卦，是八种圆形，阳爻“—”和阴爻“--”是两种基本符号，叫作“两仪”。每卦由上爻、中爻、下爻“三爻”组成，每次取三个，则共有八种排列法，其名称为“乾”（）、“坤”（）、“震”（）、“艮”（）、“离”（）、“坎”（）、“兑”（）、“巽”（），如图2-1所示，称为“八卦”。《周易》包括《经》与《传》两部分。

图2-1 八卦图

《经》中的六十四卦是八卦两两相重组成，即每次取6（3×2）个爻，可得26种不同的排列，称为六十四卦。《传》认为通过八卦形式，象征天、地、雷、风、水、火、山、泽八种自然现象，推测自然和社会的变化，阴阳两种势力的相互作用是产生万物的根源，而“乾”“坤”两卦在八卦中占特别重要的地位，能指示自然和社会诸现象的最初根源，并提出“刚柔相推，变在其中”等朴素辩证法思想。“八卦”又如何被二进制借鉴呢？《中国少年儿童全书》做了如下简单介绍（姜璐，1991）^[36]：

如果把阳爻看作正号“＋”，阴爻看作负号“-”，并且把三个爻分别看成第一、第二、第三个坐标，那么八卦就是（+，+，+）（+，+，-）（-，+，-）（-，-，+）（-，-，-）。

表2-1 八卦与二进制、十进制对应

（二）传世的科技著作

中华文明的科技思想，不仅提出了诸多的理论学说，而且出现了不少科技著作，这里仅简述四部古人大作。

世界数学名著——《九章算术》。《九章算术》全面系统地总结了中国古代数学成就，其主要内容在先秦已具备，经西汉张苍、耿寿昌删补而成。九章为：①方田，四则运算和各种面积；②粟，粮食交易的比例方法；③衰分，比例分配的运算；④少广，平方和与立方和的算法；⑤商功，各种体积公式和工作量计算法；⑥均输，赋税计算以及各种难题；⑦盈不足，盈亏问题；⑧方程，正负数和线性方程组解法；⑨勾股，勾股形解法以及测量问题。这中间有许多原理在世界领先，不亚于古希腊欧几里得的《几何原理》对西方数学的影响。

最早的中医书——《黄帝内经》。《黄帝内经》是中国古代8 000种中医文献中最早的著作。黄帝是传说中原各族的共同祖先，有很多的发明创造，如养蚕、舟车、音律、医学、算数等都创始于黄帝与岐伯、雷公等讨论的医学知识。《黄帝内经》是中国现存最早的对针灸论述较多的医学基础原理。《黄帝内经》共18卷162篇文献，内容广泛，论述了中医的基础理论，兼述卫生保健、临床病症、方药、针灸等方面内容。其理论基础是自发唯物论和朴素辩证法思想的阴阳学说。《黄帝内经》是中医学的奠基之作，已被译为英、德、日、法等文出版。

中国科技史的里程碑——《梦溪笔谈》。《梦溪笔谈》是北宋科学家沈括所著，共26卷。成书后，沈括又写了《补笔谈》3卷、《续笔谈》1卷，因写于润州（今江苏镇江）梦溪因而得名，成书于11世纪末，共609条，涉及军事、法律、史实、文学艺术、考古、音乐、美术、数学、物理、天文、化学、工程、生物、地质、地理、农业、医药等领域，其中关于科学技术的条目占全书篇幅一半以上，总结了我国古代特别是北宋时期科学成就。我在《中国少儿百科全书》中曾写道，《梦溪笔谈》所记载的许多科技成就可以列为世界第一：根据化石推断古代气候的变迁，比西欧早400多年；用流水侵蚀学说阐明华北平原和雁荡山峰成因，比西方类似学说早700年；十二气历，比与它相似的欧洲萧伯纳农历早800年。沈括计算出围棋局总数是361，并且估计出它的布局方式多达连写几十个万字，更是古代世界绝无仅有的（姜璐，1991）^[37]。难怪英国科学史家李约瑟称赞《梦溪笔谈》是“中国科学史的里程碑”，它的作者沈括是“中国整部科学史中最卓越的人物”（坦普尔，2004）^[38]。

最早的科学著作——《墨经》。《墨经》又称《墨辩》，战国时期墨子（约公元前468—前376年）及其学生发展墨子思想的著作。内容包括：《经上》《经下》《经说上》《经说下》《大取》《小取》，共6篇，主要涉及认识论、逻辑学、数学、力学、光学、心理学以及经济学的内容。在数学方面，圆、线、面等的定义比古希腊欧几里得几何学的定义要早100多年。在光学方面，讨论了光的小孔成像原理，指出了光的直线传播规律，证述了光的反射、平面镜、凹面镜和凸面镜成像的规律，阐述了火的颜色和火的温度之间的关系。在力学方面，不仅给“力”下了定义，也提出了力矩的概念；论述了流水静力学的现象，初步形成了浮力原理的思想。在时空方面，讨论了空间、时间以及时空的关系，提出了无限时空和时空相互联系而统一的观点。《墨经》的价值在于古代杰出思想家通过直接观察和实验现象，上升到科学理论做深刻的分析，这给西方科学家提供了可借鉴的宝贵经验。

三、重大的科技发现

《中国科学技术史》有大量的重大科技发现的例子，这里略举几项。

（一）世界上最早的冶炼金属法

传说（《云笈七籤》卷一百）蚩尤氏兄弟八十人，并兽身人语，铜头铁额。当年蚩尤反对黄帝，开始制作铠甲兜鍪，当时人不认识，说成“铜头铁额”。远古中国，已有“铜”“铁”概念，是否真实，有待考证。不过我们看展览，已获悉商代的铜器制造水平已经很高；春秋晚期就有生铁器物。在熟铁中加入碳，或减少生铁中的碳含量，可以得钢，这就是中国古代生铁脱碳法、炒钢法和灌钢法等冶炼金属法的由来。今天我们讲冶金工业，是指开采和处理（选矿、烧结）金属矿石以及冶炼加工成材的工业，而生产铁及其合金的工业位于冶金工业的首位。冶金过程的方法、工艺、设备、经济问题形成的理论，构成一个技术科学，这就是冶金学。世界上最早冶炼金属的是中国，如铜、银、金，特别是铸铁炼钢。中国铸铁于公元前4世纪，先于西方1 700年；中国的炼钢，“贝塞麦”炼钢法早于西方2 000年，“西门子”炼钢法早于西方1 300年。由此可见，世界上最早研讨冶金过程方法学问的或形成冶金学雏形的也是中国。西方的生铁炼钢技术在19世纪才有。1845年，英国人凯利（Kelly）从中国工匠那里学到中国的炼钢方法，于1856年发展成了西方的第一种炼钢技术。1856年贝塞麦（Bessemer）发明的著名的酸性转炉炼钢法就吸收了中国的生铁炼钢法的知识，这就是坦普尔说的西方炼钢法比中国迟两千多年的缘由。与冶炼技术相对应的，中国还是世界上最早使用石油、天然气的国家。秦汉时代的高奴县（今延安附近）人氏发现，延河的支流洧水中有可燃烧的液体，称其为“石漆”。北宋的沈括在《梦溪笔谈》中叫它为“石油”，这一概念一直沿用至今，比使用石油还早。约公元前1世纪，四川人民在盐井时，发现从井中冒出的气体可以燃烧，后被当地人所使用，就叫其为“天然气”。所有这些说明，我们的祖先在工程技术上的科学发现才引发工程技术的发展。

（二）从穴位到针灸

《中国少年儿童百科全书》中有一段有趣的话语：相传，远古时有个人，在劳动时突然肚子疼痛难忍，在回家的路上又不小心碰伤了小腿。奇怪的是腿被碰伤了，肚子却不疼了。此后那个被碰伤的部位被命名为“足三里”穴，并留传下来刺激“足三里”穴位可治胃痛的医疗方法。穴位，又称“腧（输）穴”“孔穴”“穴道”。《黄帝内经》有“节”“会”“空”（孔）“气穴”等名。穴位为经络、脏腑、气血输注之处，包括“经穴”“经外奇穴”“阿是穴”等。这就构成中国特有的经络学说。《经络·保健·按摩法》的作者张声闳先生送我其著作，使我了解了经络学的深奥学问。经络遍布于人体各个部位，担当着运送气血、沟通身体内外上下的功能。十二经脉中六阴六阳。阴脉营其脏，阳脉营其腑。奇经八脉有把十二经脉联系起来。十二经脉往下又分十二经别、十二经筋、十二皮部，每个都可分手、足三阴三阳。这就有了可叫出名字的4个层次48条大小经脉（纵行部分），再与15条络脉（支面横者为络）交叉，这个已经很复杂的网络再与遍布全身、不计其数的孙络、浮络交会。目前已发现的人体穴位有361个，这就只能用树叶叶脉网络图比拟了（张声闳，1999）^[39]。 诊察穴位压痛等异常情况，可以协助诊断；而选择穴位施行针灸、拔火罐、推拿和按摩等手法，可防治疾病。其中，针灸是针刺和灸法的总称。针刺，是应用各种特制针具，施行一定刺激方法作用于经络穴位以防治疾病；灸法主要是用艾绒等物熏灼经络穴位以防治疾病。从《黄帝内经》起，针灸就成为中医的重要组成部分。

（三）独一无二的“脉诊”

我们请中医看病，医生仅凭三个指头，即食指、中指、无名指，轻轻地触按在病人的手腕处，就可以通过对病人体表动脉搏动情况的了解，体验识别脉象来诊断病情，这就是中医的“脉诊”，又称“搭脉”“摸脉”。脉诊与其他诊法结合，为辨证施治提供依据。脉诊在战国时期已较成熟，据说，战国时扁鹊对重病5天不省人事的赵国大官赵简子切脉，断定为血脉不通畅，经过3天的治疗，使其康复如初。脉诊在汉朝获得广泛应用。魏晋王叔和纂集扁鹊、华佗、张仲景等古代医学家的脉诊论说，撰写了10卷本的《脉经》，详辩三部九候及二十四脉象，并论述人体各种疾病的闻声察色等诊断方法。为什么通过脉诊能够判断病情？人的全身脉管自人体内是一个密闭的管道系统，由心脏搏动所引起的压力变化使主动脉管壁发生振动，沿着动脉管壁向外围传递而产生脉搏。在王叔和的《脉经》一书中，他把这脉搏的形象和动态叫作脉象，二十四脉象也由此产生；明代李时珍在《濒湖脉学》中又增三脉；明代李中梓《珍家正眼》又增一脉，中医的二十八脉象就是这样来的。只要人体任何一个地方发生病变，就会引起气血的变化，并从脉象上反映出来。这就是中医通过摸脉就能确诊病人得的是什么病以及病情轻重的原因。我国的脉诊学说在中西方文化交流中传播到海外，西方翻译了中国古老的《脉经》等中医著作，这是我国对世界医疗卫生事业的贡献。17世纪英国的名医芙罗伊尔（Luoyier）受《脉经》的熏陶开始研究脉学，进而发明并制定给医生使用的切脉计数脉搏表，还完成西方第一本关于脉学的著作。

（四）最早的天文研究

中国的天象记载已有4 000多年的历史，而坦普尔在《中国的创新精神》却是从公元前4世纪“对黑子作为日象的认识”开始论述的。“新星”和“超新星”的发现，是中国古代天文观察的巨大成就。星球对人类来说，光度是不一样的，有的暗，有的亮。某时候它的光度突然增加到原来的几千倍到几万倍，这叫“新星”；增加到原来的几百万倍甚至上亿倍，这叫“超新星”。光度增加最终要恢复到原来的水平，有的时间不长，有的却要1～30年。新星爆发后的星体外围形成气壳，向外膨胀，速度可达几十千米每秒甚至1 000千米每秒。今天在银河系内已发现约200个新星。而最早发现这种天象的是中国，早在公元前14世纪，古代甲骨文中就有新星的记载，如“七日己巳夕壹出新大星并火”“辛来出新星”。自商代到1 700年，我国共记载了90颗新星和超新星，而《汉书》中记载的公元前134年新星爆发，被国际上公推为人类发现的第一颗新星。

我国古代在行星、恒星观察方面有独到之处。战国时天文学家甘德用肉眼观察，发现了木星的卫星——“木卫三”，并记录了它的位置、早晚出没的形象、颜色和亮度。这比国际公认的伽利略等人用望远镜观察发现的“木卫三”要早两千年。东汉天文学家张衡在公元139年以前就观察记录了2 500多颗恒星，这和近代天文学家观察到的2500～3 000颗的星数基本上没有什么区别。唐代天文学家一行，对恒星观察后，认为恒星并非静止，他把恒星不断移动的现象记录了下来，这比英国天文学家哈雷提出这一观察要早一千年。

提到哈雷的名字，自然要提到哈雷彗星。1676年，哈雷首次利用万有引力定律推算了一颗彗星的轨迹，并预测它以76年为周期绕太阳运转，该彗星后来被称为哈雷彗星。彗星，我国称其为“妖星”，俗称“扫帚星”。我国是世界上记录彗星和哈雷彗星最早的国家。据春秋义疏记载，公元前613年秋天，有彗星进入北斗。我国当代天文学家张钰哲用电子计算机算出那就是著名的哈雷彗星。《春秋》上的记载是人类历史上对哈雷彗星的最早记录。从公元前613年到1986年，哈雷彗星光顾地球35次。我国从公元前240年起，对哈雷彗星的每次出现都有记载，且在《晋书》中指出，彗星没有光，其光来自其接近太阳时太阳光的反射，这比欧洲在16世纪才有类似认识早得多。正如法国天文学家利维在详细研究了有关1 428颗彗星的《彗星轨道总表》后断言：“彗星记录最好的，当推中国的记载。”

公元前2世纪的《淮南子》中已经提到了黑子。《汉书》中记载的公元前28年3月发生的“有黑气大如钱，居日中央”，是世界上公认最早的有关黑子的记载。西方的同类记录迟至8世纪才出现。尤其可贵的是，从我国史料中的106条关于黑子的纪录中，可以发现黑子出现的几个周期——11年、62年、250年，这与现代天文学的计算结果基本符合。

四、造福人类的科技发明

尽管《中国创造精神》阐述了100个世界第一，但我们经常提到的是中国科学技术的“四大发明”。

所谓四大发明，是指指南针、造纸术、印刷术和火药。在发明指南针之前，人类靠观察太阳和星辰来辨认方向，但如遇阴天、雨天就会迷失方向。中国人发明的指南针是为了在行动中有方向。早在远古时期，已有“指南车”的记载，传说黄帝用指南车在雾天中指明方向打败了蚩尤。到了战国时代，中国人发明了定向仪器“司南”，由于司南使用时要放在“地盘”上，所以有人把这种定向仪器叫“罗盘针”。从指南车到司南，再到罗盘针，之所以能指方向，是由于我们的祖先早早地认识了天然磁石吸引的原理。到了北宋时，中国人发明了人工磁化方法，经过磁化的钢针，穿上几根灯草，放在一只盛满水的碗里，它就能指方向，这种仪器称为指南针。从此指南针获得广泛的应用，尤其是大大推进了航海事业的发展，这比西方记载的罗盘早出200多年。宋朝沈括曾指出一种科学现象，磁针指南，但常常偏东，这不是正南。这种偏差是磁科学中的“磁偏角”，西方人到13世纪才注意到磁偏角的存在，却错误地归因于磁针有毛病。1492年哥伦布横渡大西洋，才真正承认磁偏角，这比中国晚了400多年。

纸是人类文明的载体。大约3 500多年前的商朝，中国有了甲骨文，到了春秋战国时，用竹片和木片替代甲骨；西汉在宫廷贵族中用丝织品、缣帛或绵纸写字。东汉时期的蔡伦总结了前人制造丝织品的经验，以树皮、麻头、破布等为原料，发明了适合书写的植物纤维——纸，于是纸成为普遍使用的书写材料。造纸术在7世纪经朝鲜传入日本，8世纪中叶传到阿拉伯，12世纪起，欧洲也仿效中国的方法造纸了。

印刷术是普及文化的基础。印刷术开始于隋朝的雕版印刷。它用刀在一块木板上雕刻成凸出来的反字（像今人的图章，但图章字太少，仅仅是人的名字），然后上墨，印到纸上，每印一本书要下很大功夫。后来经北宋人毕昇的发展和完善，产生了活字印刷。在公元1004年到1048年，毕昇用质细且带有黏性的胶泥，制成四方体的长柱体，在上面刻上反写的单字，一个字一个印，放在土窑里用火烧硬，形成活字。印刷时按文章内容，逐字排成印版，印刷后活字下次可再用。这种印刷方法大大地提高了效果。直到计算机排版印刷前，整整1个世纪都是活字印刷，只不过后来人们改进了，使用木活字和金属活字。中国印刷术成了人类近代文明的先导，为知识传播交流创造了条件。13世纪以后，活字印刷传到朝鲜和日本，15世纪传播到欧洲。

火药是改造自然和社会的武器。最早起始于秦汉，由于炼丹，家用硝石、硫黄和木炭等物炼丹，从偶然发生爆炸的现象中获得启示并逐步找到一硫、二硝、三木炭的火药配方，发明了黑色火药。三国时期，用纸包火药制成“炮仗”作为辞旧迎新、驱妖避邪的精神武器。唐朝末年，火药开始应用到了军事上，最原始的火炮、带火药的弓箭、火药火箭的“定向棒”（火药装在竹筒里，点火后产生推力飞向敌阵）、火枪都是军事武器。13世纪（约1225—1248年），我国火药制造技术传到了波斯、印度和阿拉伯国家，后又传到了欧洲，14世纪中叶英法各国在战争中使用火药，与此同时，应用到开山、筑路、控河的工程上，引来了工业革命。从鸦片战争开始，英国等用洋枪洋炮侵略了我国这个火药发源地，这是血的教训。

中国在科学技术的发明绝对不止这四项。《中国的创造精神》列了一个吉利数字一百项。我们不可能于此列出，这里仅从两个方面介绍几项有世界影响的科技发明和创造。

首先是“开天辟地”所做的贡献。为了“开天”，就需要发明探测上天的仪器；为了“辟地”，就得创造记录入地的工具，这就是世界上最早的天文仪器和预报地震的候风地动仪。世界上最早的天文仪器是中国的圭表、浑仪和浑象。“圭”，又叫“土圭”，是古代测量日影长度以定方向、节气和时刻的天文仪器。它包括两个部分：表，直立的标杆；圭，平卧的尺。甲骨文中有“日圭”，《左经》有“日南至”的记载。到了春秋战国时，有人用圭表测得一年为365.25天。浑仪，我国古代测量天体位置的仪器，也叫“浑天仪”，出现在春秋战国时代或更早些。元代天文学家郭守敬对浑天仪做了许多大胆革新后，发明了简仪。简仪是世界上最早制成的大赤道仪，比欧洲天文学家的发明早300多年。浑象又叫“浑象仪”，是东汉科学家张衡发明的天球仪或浑天仪，是世界上第一台观察天象的天体仪，它是用铜铸成的圆球，铜球装在一根倾斜的轴上，利用水力旋转。铜球转动一周与地球自传一周的时间相同，坐在屋子里，便能从浑象上看到天体运行的情况。唐代天文学家一行，在浑象上安装了钟与鼓，这是世界上最早的天文钟，它比1370年出现的威克钟早6个世纪。世界上最早的记录地震的仪器是上述张衡于132年制成的候风地动仪，它比欧洲同类发明要早1 700多年。用铜铸成形如大酒樽，顶上有凸起的盖，周围八个龙头对准八个方向，每条龙的嘴里含一个铜球。对着龙嘴有八个铜蛤蟆，昂着头，张着嘴，蹲在地上。哪里发生地震，对准那个方向的龙嘴会张开，铜球就落到铜蛤蟆嘴里，由此判定哪里会发生地震。138年，即仪器制成的第六年，地动仪西边的一个铜球掉下来了，于是便测出陇西（今甘肃东南部）发生了地震。

其次我们来谈丝绸之路，即今天的一带一路。古老的丝绸之路，使古老的中国走向世界。这里的关键词是丝绸。中国丝绸一是品种多，有锦、纱、罗、绫、缎、绸、绒、缂等；二是颜色艳丽，相当多丝织品以名画做背景；三是质地优良，其以轻、薄、软、透而著称；四也是最重要的是丝织技术的发明在世界最早，河南省已经发现8 000年前的丝织品的遗迹。古代中国丝织品乃至丝织技术早在公元前就流传到海外，并逐渐扩大向亚洲中部、西部及非洲、欧洲等地运送。19世纪被德国地理学家李希霍芬（Richithofen，Ferdinand von，1833—1905）称为“丝绸之路”。丝绸之路可以分为两类，即陆上丝绸之路和海上丝绸之路，而后者开辟时间晚于前者，繁荣于中世纪，始于中国沿海地区，经东南亚、斯里兰卡、印度等地，到达红海、地中海进入欧、非两洲，这一切主要取决于航海事业。而我国首创航海世界纪录。15世纪明成祖在位期间（1405—1433年），曾派郑和率船队7次下西洋（今南海以西），创建了世界航海史上的奇遇。在第7次远航时，出动船舰62艘，共载27 000余人。其中最大的船长150米，宽60米，舵杆长11米，张12帆，可容千余人。这在船队规模、装备、技术、航运能力上，都远远超过哥伦布和麦哲伦所率领的船队。所有这些航海成就，源于中国7 000年来的造船史，因为7 000年前，中国就在世界上领先发明了木桨、筏及独木舟。“冰冻三尺，非一日之寒”也正好形容了中国的航海事业。